Cos'è un legame a idrogeno? Tipi, influenza

Cos'è un legame a idrogeno? Un esempio ben noto di questa connessione è l'acqua ordinaria (H2O). A causa del fatto che l'atomo di ossigeno (O) è più elettronegativo di due atomi di idrogeno (H), sembra staccare gli elettroni leganti dagli atomi di idrogeno. Come risultato della creazione di un legame polare covalente, si forma un dipolo. L'atomo di ossigeno acquisisce una carica negativamente negativa e gli atomi di idrogeno - una piccola carica positiva, che è attratta dagli elettroni (la loro coppia non condivisa) sull'atomo di ossigeno della molecola di H2O adiacente (cioè, acqua). Quindi, si può dire che il legame idrogeno è la forza attrattiva formante tra l'atomo di idrogeno e l'atomo elettronegativo. Una caratteristica importante dell'atomo di idrogeno è che quando i suoi elettroni leganti si attraggono, il suo nucleo (cioè il protone, altri elettroni non schermati) è esposto. E sebbene il legame idrogeno sia più debole del legame covalente, provoca un numero di proprietà anormali di H2O (acqua).

Molto spesso questo legame si forma con la partecipazione di atomii seguenti elementi: ossigeno (O), azoto (N) e fluoro (F). Ciò è dovuto al fatto che gli atomi di questi elementi hanno dimensioni ridotte e sono caratterizzati da un'elevata elettronegatività. Con atomi più grandi (zolfo S o cloro Cl), il legame idrogeno risultante è più debole, nonostante il fatto che in termini di elettronegatività questi elementi siano comparabili a N (cioè azoto).

Esistono due tipi di legame idrogeno:

1. Legame intermolecolare dell'idrogeno - compare tra due molecole, ad esempio: metanolo, ammoniaca, acido fluoridrico.
2. Legame idrogeno intramolecolare - appare all'interno di una molecola, ad esempio: 2-nitrofenolo.

Inoltre, al momento, si ritiene che il legame chimico dell'idrogeno sia debole e forte. Differiscono tra loro in termini di energia e lunghezza del legame (la distanza tra gli atomi):

1. I legami idrogeno sono deboli. L'energia è di 10-30 kJ / mol, la lunghezza del legame è 30. Tutte le sostanze sopra elencate sono esempi di un legame idrogeno normale o debole.
2. I legami idrogeno sono forti. L'energia è di 400 kJ / mol, la lunghezza è di 23-24. I dati ottenuti sperimentalmente indicano che legami forti si formano nei seguenti ioni: difluoruro di ione-idrogeno [FHF] - idrossido idrato da ioni [HO-H-OH] -, ione ossonio idratato [H2O-H-OH2] + , così come in vari altri composti organici e inorganici.

Influenza dei legami intermolecolari dell'idrogeno

Punti di ebollizione anomali ela fusione, l'entalpia dell'evaporazione e la tensione superficiale di alcuni composti possono essere spiegate dalla presenza di legami idrogeno. L'acqua ha valori anomali di tutte queste proprietà, fluoruro di idrogeno e ammoniaca - all'ebollizione e fusione. Acqua e acido fluoridrico negli stati solidi e liquidi per la presenza in essi di legami intermolecolari idrogeno sono considerati da polimerizzare. Questo rapporto spiega non solo troppo elevata temperatura di fusione di questi materiali, ma anche della loro bassa densità. E durante la fusione il legame idrogeno viene parzialmente distrutto, a causa del quale le molecole d'acqua (H2O) vengono impacchettate più densamente.

Dimerizzazione di alcune sostanze (carbossilicoacidi, per esempio, benzoico e acetico) possono anche essere spiegati dalla presenza di un legame idrogeno in essi. Il dimero è costituito da due molecole collegate tra loro. Per questo motivo, il punto di ebollizione degli acidi carbossilici è superiore a quello dei composti aventi all'incirca lo stesso peso molecolare. Ad esempio, in acido acetico (CH3COOH), il punto di ebollizione è 391 K, mentre in acetone (CH3COCH3) è 329 K.

Influenza dei legami intramolecolari dell'idrogeno

Questa relazione influenza anche la struttura e le proprietàvari composti, come ad esempio: 2- e 4-nitrofenolo. Ma l'esempio più famoso e più importante di un legame idrogeno è l'acido desossiribonucleico (abbreviato: DNA). Le molecole di questo acido sono piegate sotto forma di una doppia elica, due dei quali sono collegati tra loro da un legame idrogeno.